扁蓿豆叶绿体基因组密码子偏好性分析

为阐明扁蓿豆（Medicago ruthenica）叶绿体基因组密码子使用模式，以其50条蛋白编码序列（CDS）为对象，利用软件CodonW 1.4.2、Excel以及在线程序对其ENC，RSCU，GC含量、中性绘图、PR2-plot、最优密码子等进行分析得到以下结果：基因组平均GC含量为40.58%，其中GC1>GC2>GC3；ENC的取值介于35.77～56.62之间，表明密码子使用偏好性较弱；基因组中共有30个密码子RSCU>1，其中29个以A/U结尾；ENC-plot绘图分析结果中多数基因分布于标准曲线下方，22个基因ENC比值在—0.05～0.05之间，密码子偏好性主要受选择影响；PR2-plot分析表明碱基T的使用频率大于A，G大于C，说明密码子偏好性还受其他因素影响；该基因组中共有UUU，UUA，ACU等11个最优密码子并均以A/U结尾。以上研究结果可为扁蓿豆叶绿体基因组优良基因利用提供理论与基础。     

基于氨基酸分子中侧链基极性性质的DNA序列分类(英文)

从DNA序列片段个案中密码子分布密度角度出发,提取出DNA序列片段的特征,基于氨基酸分子中侧链基极性性质把氨基酸分成5大类,计算5大类出现的频率,这种考虑生物意义的特征提取方法不仅考虑碱基的含量,还在一定程度上考虑碱基的排列顺序,应用层次聚类分析方法和BP神经网络法对DNA序列片段进行分类。结果表明,2类算法分类结果精度较高,且一致性也较高。说明这种特征提取法比传统的单纯考虑碱基的特征提取法效果更优。     

抗菌肽SMAP-29基因密码子优化及其毕赤酵母表达载体构建

以GenBank发表的绵羊骨髓抗菌肽(SMAP-29)基因(L46854)为模板,选择毕赤酵母偏好密码子,合成SMAP-29成熟肽基因。将合成的基因克隆入pPIC 3.5K载体中构建重组酵母胞内表达载体pPIC 3.5K-SMAP-29,经酶切分析、PCR和测序鉴定证明载体构建成功。表达载体的正确构建为SMAP-29的高效表达和生物学活性研究奠定基础。     

猪蛋白质二硫化物异构酶A4基因克隆及密码子偏好性分析

试验旨在研究猪蛋白质二硫化物异构酶(protein disulfide isomerase A4,PDIA4)基因的密码子使用特性及其与其他物种密码子使用的差异。试验以香猪子宫组织为试验材料,采用RT-PCR方法扩增获得猪PDIA4基因,参考从NCBI数据库中下载的18个不同物种PDIA4基因序列,对猪PDIA4基因的密码子使用特性及其与其他物种密码子的使用差异和进化关系进行分析,同时对猪PDIA4基因与4个模式生物密码子使用偏性进行比较。结果表明,猪PDIA4基因编码区长1 941 bp,共编码646个氨基酸。与NCBI数据库公布的野猪PDIA4基因(GenBank登录号:NM_001267834.1)的相似性达99%。猪PDIA4基因偏好使用G/C结尾的密码子,27种密码子为猪PDIA4基因的偏好密码子(RSCU>1),其中使用频率最高的前3个密码子分别为CTG(RSCU=3.69)、GCC(RSCU=2.31)和CGC(RSCU=2.29)。比较19个物种PDIA4基因发现,不同物种间PDIA4基因的有效密码子数(ENc)、密码子适应指数(CAI)、GC含量以及T、C、A、G、G+C在密码子第3位含量(T3s、C3s、A3s、G3s、GC3s)均存在差异,且密码子偏好以G/C结尾;聚类分析发现,基于CDS序列的系统进化树更符合19个物种的真实分类系统。在密码子使用频率上,猪PDIA4基因与小鼠基因组间密码子使用偏好程度更为接近,故小鼠更适合作为猪PDIA4基因的遗传转化和异源表达的受体系统。     

樟叶木防己叶绿体基因组特征分析

为探讨樟叶木防己(Cocculus laurifolius)叶绿体基因组特征及与同科属叶绿体基因组的系统发育关系。采用Illumina HiSeq 4000平台对樟叶木防己进行测序、组装和注释,并对其序列特征、密码子偏好性、重复序列、简单重复序列、系统发育进行分析。结果表明,樟叶木防己叶绿体基因组呈典型的四分体结构,总长度为157 961 bp,包括大单拷贝区长度为89 173 bp,小单拷贝区长度为20198bp,反向互补重复区长度为24295 bp;共有基因129个,其中蛋白质编码基因85个,tRNA基因36个和rRNA基因8个;密码子偏好性分析表明,亮氨酸(Leu)的密码子数量最多(4 920个),而半胱氨酸(Cys)的密码子数量最少(568个);从樟叶木防己叶绿体基因组中共检测出26个长重复序列及65个SSR位点;系统发育分析表明,樟叶木防己与粉防己(Stephania tetrandra)聚为一支,亲缘关系最密切。本研究为防己科和木防己属分子标记、物种鉴定、亲属关系解析、遗传多样性分析等研究提供科学依据。     

大山樱叶绿体基因组特征及密码子偏好性分析

为了明确大山樱叶绿体基因组特征及其密码子使用偏好,共筛选53条叶绿体CDS基因序列作为分析对象。使用CodonW 1.4.4等软件对大山樱密码子使用偏好性进行分析。结果表明,大山樱叶绿体基因组GC₃含量为28.84%,含量较低;RECU>1的30个密码子中,有29个以A/U结尾;ENC平均值为47.54,证明其密码子偏好性较弱。3种绘图分析结果均表明自然选择对密码子偏好性影响较大。最终确定10个最优密码子,且7个以A/U结尾。基于CDS序列和RSCU值的系统发育分析及聚类分析结果相似,表明密码子偏好性和物种系统发育关系有一定关联。该结果为研究樱亚属植物叶绿体基因组特征及其密码子偏好性提供了相关依据。     

奇异双身虫线粒体基因组测定及其密码子偏好性分析

【目的】为确定奇异双身虫线粒体基因组基本结构特征并探究奇异双身虫分类地位,同时了解双身虫科物种的密码子偏好性。【方法】采用二代高通量测序技术获得奇异双身虫线粒体基因组序列,通过MITOS在线网页对线粒体基因组序列进行注释并通过PhyloSuite (version1.2.2)软件对其结构进行分析,同时对奇异双身虫及其他8种双身虫科物种的线粒体蛋白质编码基因的密码子组成情况及密码子偏好性进行分析。【结果】奇异双身虫的线粒体基因组序列长度为15 713 bp(大非编码区未测全),A+T含量为68.7%,表现出明显的AT偏向。系统发育树结果显示,基于现有数据双身虫科物种聚为一支,支持双身虫科物种的单系性。对双身虫科物种的密码子使用偏好进行分析,结果指出双身虫科有效密码子数(ENC)范围为30.632-37.495;相对同义密码子使用值(RSCU)>1的密码子共有18个,偏好以碱基U(T)结尾。PR2-plot分析结果显示T的使用频率高于A,G的使用频率高于C,突变和选择等因素均可对密码子的使用偏好产生一定的影响。中性绘图分析显示奇异双身虫和马口鱼拟双身虫受突变压力的影响分别为61.89%和51.31%,其余7种双身虫均受突变压力的影响小于50%。【结论】双身虫科密码子偏好性存在略微差异,但都受突变压力、自然选择和碱基组成的共同影响。【意义】本研究可以为后续的系统进化研究提供重要依据。     

霸王密码子偏好性分析

为了解霸王密码子使用特征及形成原因,本研究以NCBI网站中霸王的EST数据为材料,从中选取637条高质量基因为研究对象,利用Codon W、Excel等软件分析密码子使用特征。结果表明：霸王密码子的平均ENC为51.594,平均CAI为0.179,平均GC_3s为41.14%,密码子使用偏好性较弱,密码子第3位偏好使用以A/T结尾的碱基;ENC绘图分析、中性分析、偏倚分析结果说明自然选择是引起霸王密码子偏好使用的主要因素,但同时还受突变压力和其他因素的影响;偏倚分析中,大部分基因都分布在中心点的左下方,说明密码子第3位上A的使用频率小于T的使用频率,G的使用频率小于C的使用频率。以ENC值和RSCU值为参考标准,确定了28个高频密码子(RSCU>1),以A/U结尾的占82.14%;确定了27个高表达密码子(△RSCU≥0.08),最终筛选出UAU、UGU、UGA、CAU、AGC、GUG为最优密码子。本研究为霸王密码子优化以及基因工程中外源基因的改良和表达提供理论依据。     

大麦黄矮病毒的生物信息学分析

[目的]分析大麦黄矮病毒(BYDV)株系的生物学信息,为深入研究BYDV各株系的遗传特性及防治提供参考.[方法]从NCBI数据库搜索BYDV的全基因组序列,利用DNASTAR 7.1对其进行序列比对分析,并以MEGA 7.0构建BYDV系统发育进化树.用CodonW分析BYDV的密码子使用偏好性;运用NCBI中的E-Utilities工具搜索BYDV各株系的基因及蛋白,采用SWISS-MODEL预测BYDV蛋白的三级结构.[结果]BYDV各株系碱基序列相似性存在明显差异,其中PAV株系组内核苷酸序列最低相似性最低,仅为77.9%,表明该株系全基因组序列变异较多.PAV、Ker-II、GAV和RPV株系存在碱基突变,均以C—T碱基突变数目最多,且碱基变异倾向于碱基转换.BYDV各株系分为五大分支,其中分离地相近的株系或同一株系BYDV间亲缘关系较近,来自法国克尔格伦群岛的Ker-II株系与PAV株系亲缘关系较近,来自美国的MAV株系与来自我国的GAV株系亲缘关系较近,来自我国的GPV株系(NC-012931)与美国的RPV、RMV和RPS株系亲缘关系较近.BYDV密码子使用无明显的偏好性.PAS、MAV和GAV株系的基因组中均包含7个基因,而PAV株系基因组包含8个基因.在BYDV各株系gp1~gp4蛋白中,gp4蛋白的三级结构保守性最强,而gp1蛋白的空间结构发生一定变异,正是不同BYDV株系的传播媒介及对寄主植物侵染能力存在差异的原因.[结论]BYDV各株系普遍发生分子变异,但变异程度不同,以PAV株系变异程度最大;推测GPV和RMV株系隶属于马铃薯卷叶病毒属.     

13种植物actin基因的密码子使用特性分析

[目的]分析13种植物actin基因的密码子组成、密码子偏性及聚类关系,了解其密码子使用模式及影响密码子使用的因素,为深入研究分子进化及物种进化提供参考.[方法]运用CodonW 1.4.4软件分析13种植物的肌动蛋白基因(actin)密码子组成及使用参数,并对影响密码子偏性的因素进行研究.应用MEGA 4.1对13条基因的CDS序列进行聚类分析,采用SPSS 20.0进行密码子偏性的聚类分析.[结果]双子叶植物中actin基因的GC含量为45.0%~51.2%、GC3s含量为36.3%~53.8%,单子叶植物中GC含量为53.0%~58.3%、GC3s含量为60.9%~75.8%;actin基因在单子叶植物中偏爱G/C结尾的密码子,双子叶植物中偏爱A/T结尾的密码子.GC和GC3s与有效密码子数(ENC)呈极显著负相关(P<0.01),相关系数均为-0.906.ENC绘图分析结果表明,actin基因密码子偏性同时受突变和选择压力影响,单子叶植物受选择压力影响的程度大于双子叶植物.基于actin基因密码子偏性的聚类将单子叶植物高粱、玉米聚为一类,水稻、大麦、竹聚为一类,8种双子叶植物聚为一类.[结论]actin基因密码子偏性与碱基组成密切相关,其密码子偏性在单、双子叶植物间存在差异,依据密码子偏性的聚类能在一定程度上反映物种间的亲缘关系.